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  • J Agro-Environ Sci. 2022, 41(05): 1097-1107.
    研究猪粪对茄果类蔬菜废弃物堆肥过程中微生物群落结构及代谢功能特性的影响,为动物粪便添加促进堆肥品质提供新的视角。以茄果类蔬菜废弃物为堆肥原料,设添加猪粪(E-PM)和未添加猪粪(对照,E)两个处理,采用室内好氧堆肥进行45 d的堆肥试验。在堆肥的第0、2、9、16、23、31、38、45天采集样品,监测堆肥理化指标、发芽指数(GI)和酶活性,并在堆肥第2、23、38天采集新鲜样品,通过16S rRNA和18S rRNA高通量测序技术研究堆肥微生物群落结构及代谢特性。结果表明:添加猪粪可提高茄果类蔬菜废弃物堆肥早期Proteobacteria(变形菌门)和Chloroflexi(绿湾菌门)相对丰度,促进堆肥升温,延长嗜热期,并显著增加GI至82.11%(P<0.05)。相较于E处理,E-PM处理显著提高了堆体全磷和全钾含量(P<0.05)。酶活性分析表明,E-PM处理下嗜热期的蛋白酶活性、多酚氧化酶活性、纤维素酶活性和有机质的降解率被显著促进(P<0.05)。高通量测序和PICRUSt预测发现,E-PM处理下与代谢和细胞进程相关的基因丰度在嗜热期较E处理分别提高5.68%和10.26%,与碳水化合物代谢、氨基酸代谢、能量代谢和有机物质降解相关功能酶有关的基因序列丰度也明显提高。此外,相关性分析表明,E-PM处理下高丰度的Proteobacteria和Chloroflexi主导了堆体早期的细菌群落代谢活性,并促进堆体快速腐熟。研究表明添加猪粪有利于提高嗜热期细菌群落的代谢活性,对堆体温度的上升和产品品质的提高具有显著的促进作用。
  • J Agro-Environ Sci. 2024, 43(02): 308-322.
    为分析我国典型有色金属冶炼区重金属污染特征,全面了解其潜在生态风险和重金属污染来源,以云南省会泽县者海镇典型有色金属冶炼区为例,通过野外实地采样和室内重金属含量检测分析,运用单因子污染指数法、内梅罗综合污染指数法、潜在生态风险指数法、水质指数评价法、相关性和主成分分析法,对土壤、河道底泥和河道水质中Cd、Hg、As、Pb、Cr、Cu、Ni和Zn 8种重金属元素进行污染特征和潜在生态风险评价,并解析其来源。结果表明:研究区土壤和底泥的内梅罗综合污染指数(PN)平均值分别为84.1和215.5,均处于重度污染水平,重金属综合潜在生态危害风险指数(RI)平均值分别为3 562.3和8 907.0,均处于极高风险水平。研究区土壤和底泥中所有重金属元素含量均存在超过云南省土壤背景值的情况,并显著高于国家农用地土壤污染风险筛选值。其中,Cd是污染最严重的元素,土壤和底泥中Cd含量分别是国家农用地土壤污染风险管制值的8.2倍和15.8倍,其对土壤和底泥的RI贡献率分别达到94.34%和96.78%,应重点关注。研究区河道水质等级处于良好至很差水平,分别有56.25%和6.25%的采样点水体中Ni和Zn超过Ⅲ类水限值,其他重金属元素均未超标。研究区土壤以及底泥中Cd、Hg、As、Pb、Cu和Zn主要来源于当地矿业污染,Cr和Ni主要来源于燃料燃烧。总体来看,研究区Cd污染严重,存在极高的潜在风险,应采取安全利用和修复等措施降低其风险水平。
  • J Agro-Environ Sci. 2022, 41(03): 547-558.
    建立科学、合理、实用的酸性农田土壤改良效果综合评价体系,为酸性农田改良效果评价工作提供依据。利用文献分析法筛选酸性农田土壤改良效果的评价指标,采用层次分析法确定指标权重,构建酸性农田土壤改良效果综合评价体系,并以云南省梁河县的酸性农田实验进行验证。本文以酸性土壤改良为关键词查阅文献,根据各指标出现频率筛选出土壤肥力、作物生长与安全和经济效益3个中间层指标,土壤有机质、土壤pH、交换性酸等24个最低层指标,确定了各指标权重系数,建立了酸性农田土壤改良效果的综合评价指标体系,利用逼近理想解排序(TOPSIS)加权法对大田实验改良效果进行排序为复合定性纤维素204(SQC204)>复合定性一纤维素201(SQC201)>复合定性铁铈纤维素(SQFC-00S)。
  • J Agro-Environ Sci. 2022, 41(04): 700-706.
    钼是植物、动物和微生物必需的微量元素之一,同时也是一种重金属元素。以往对钼的研究主要关注钼缺乏对农作物产量与品质的影响及危害,对钼污染导致的生态风险及应对策略研究较少。本文在分析我国土壤钼污染现状及其生态风险的基础上,综述了钼污染对植物生长发育的影响、钼对植物的毒害阈值及其影响因子,以及植物对钼污染的耐性机制,并展望了未来土壤-植物系统钼污染的研究方向,以期为土壤钼污染的风险管控及修复提供参考。
  • J Agro-Environ Sci. 2023, 42(05): 1051-1060.
    为探究塑料污染对农田土壤团聚体的影响,本研究在全国范围内,针对被塑料污染的土壤和未被塑料污染的土壤进行配对采样,经干筛法和湿筛法测定团聚体组成,利用土壤团聚体稳定性指标[团聚体破坏率(Percentage of aggregate destruction,PAD)、平均重量直径(Mean weight diameter,MWD)、几何平均直径(Geometric mean diameter,GMD)和标准化平均重量直径(Normalized mean weight diameter,NMWD)]体系的差异,研究了塑料污染对农田土壤团聚体稳定性的影响。结果表明:从团聚体组成来看,农田土壤塑料输入增加了>5 mm机械稳定性大团聚体比例,降低了<0.25 mm机械稳定性团聚体比例;塑料输入降低了>2 mm水稳性大团聚体比例,增加了<0.053 mm土壤颗粒的比例。农田土壤塑料污染显著增加了机械稳定性团聚体的MWD和GMD,但对水稳性团聚体直径无影响。农田土壤塑料污染显著增加了团聚体的PAD,降低了土壤结构的稳定性。研究表明,农田土壤塑料污染会明显增加土壤大团聚体的机械稳定性,略降低团聚体的水稳定性。
  • J Agro-Environ Sci. 2023, 42(07): 1666-1674.
    建立同时检测甜菜中523种农药及代谢物的QuEChERS提取结合超高效液相色谱串联质谱法和气相色谱串联质谱分析方法。采用QuEChERS前处理方法提取,MgSO_4和乙二胺-N-丙基硅烷化硅胶(PSA)净化,采用UHPLC-MS/MS和GC-MS/MS检测。PSA的用量会影响40种农药的回收率,用量为0或5 mg·mL~(-1)时,回收率在60%~120%之间。523种农药在2~200μg·kg~(-1)添加浓度水平回收率在65.1%~116.4%之间,RSD值小于24.1%。方法定量为2μg·kg~(-1)或5μg·kg~(-1),线性相关系数均大于0.99,采用基质标准曲线定量分析。针对142种农药适用于两种仪器的检测结果无明显差异。实际样品检测出的农药残留物浓度均低于我国规定相应的最大残留限量,但根据欧盟标准的规定,部分样品中毒死蜱、溴氰菊酯和氰戊菊酯存在超标现象。该方法样品前处理简单快速,方法的准确度、精密度和灵敏度均满足农药残留在农作物中检测分析要求,适用于523种农药及代谢物在甜菜中的多残留检测。
  • J Agro-Environ Sci. 2023, 42(11): 2430-2439.
    为提升土壤监测点代表性以更准确获取土壤信息并实施有效管理措施,本文提出一种基于特征代表性的土壤环境质量监测点布局优化方法。该方法基于多个与监测目标变量相关性强的辅助变量的属性分布构建特征空间,采用条件拉丁超立方体方法将特征空间分层并进行编码,并通过计算特征空间分层影响度以确定抽样顺序,逐点抽样优化获得高代表性的布样方案。本研究以北京顺义区为例,以土壤类型、土壤质地、土地利用类型和坡度作为辅助变量进行监测点布局优化,并与简单随机采样方法、空间分层采样方法、条件拉丁超立方体采样方法(cLHS)进行比较。结果显示:相较于其他3种方法,本文提出的方法的特征空间覆盖率平均提高15%左右,耗时远小于cLHS,略高于简单随机采样和空间分层采样,所获取的监测点布设方案的不确定性明显低于其他3种方法,重金属含量分布特征与总体数据更为接近。综上,本研究提出的方法能够显著提升监测点在特征空间的代表性,可有效反映调查区域土壤属性总体分布特征,能为后续调查监测土壤信息提供参考手段。
  • J Agro-Environ Sci. 2022, 41(06): 1261-1270.
    对重金属具有良好吸附能力的金属氧化物改性生物炭材料是近年来热门的土壤修复材料,然而关于不同金属氧化物改性生物炭对土壤中Cd钝化的研究较少。本研究采用Cd污染农田土壤开展菠菜盆栽试验,研究了铁氧体改性生物炭、磁铁矿改性生物炭和水滑石改性生物炭对菠菜生长和Cd积累的影响。结果表明:在施用量均为5 g·kg~(-1)的条件下,金属氧化物改性生物炭处理可显著提高土壤pH和有机质含量。与对照相比,铁氧体改性生物炭、磁铁矿改性生物炭和水滑石改性生物炭使土壤DTPA-Cd含量分别降低了23.4%、24.8%和37.1%,生物富集系数降低了4.00%、13.3%和65.0%。此外,水滑石改性生物炭使植株干质量增加4.27倍,显著降低了Cd积累量(59.5%)。金属氧化物改性生物炭能提高土壤pH,增加土壤有机质含量,降低土壤Cd的有效性和移动性,提高土壤质量,进而促进菠菜的生长和抑制菠菜对Cd的积累。研究表明,水滑石改性生物炭在促进菠菜生长和钝化土壤Cd方面具有较大优势。
  • J Agro-Environ Sci. 2024, 43(03): 527-534.
    为研究α-硫辛酸(Alpha lipoic acid,α-LA)在微囊藻毒素-LR(Microcystin-LR,MC-LR)诱导水生动物毒性效应中的保护作用,本研究以草鱼卵巢(Grass carp ovary,GCO)细胞为研究对象,检测分析了不同浓度α-LA以及α-LA与MC-LR共同暴露对GCO细胞活力的影响,随后根据测定的结果设置对照组(不添加MC-LR和α-LA)、125μmol·L~(-1)α-LA组、24μmol·L~(-1)MC-LR组及125μmol·L~(-1)α-LA+24μmol·L~(-1)MC-LR组,检测分析了α-LA在缓解MC-LR对GCO细胞活性、氧化应激以及炎症方面的影响。结果表明:与对照组相比,24μmol·L~(-1)MC-LR可诱导乳酸脱氢酶(LDH)活性和丙二醛(MDA)含量显著上升,同时显著抑制谷胱甘肽(GSH)活性(P<0.05),当MC-LR处理组中加入125μmol·L~(-1)α-LA后,与MC-LR单独暴露组相比,LDH活性和MDA含量均显著下降(P<0.05),但GSH活性却显著上升(P<0.05)。对氧化相关基因分析发现,与对照组相比,24μmol·L~(-1)MC-LR可显著降低SOD1、CAT和GST基因的表达量(P<0.05),当125μmol·L~(-1)α-LA与24μmol·L~(-1)MC-LR共同作用于GCO细胞后,与MC-LR单独暴露组相比,联合暴露组的GST基因的表达量显著上升(P<0.05),但SOD1和CAT两个基因的表达变化不显著(P>0.05)。此外,对炎症因子进行分析发现,MC-LR单独暴露组TNFα和IL11基因的相对表达水平显著高于对照组(P<0.05),但联合暴露组中的TNFα和IL11基因的相对表达水平却显著低于MC-LR单独暴露组(P<0.05)。研究结果表明,α-LA可缓解MC-LR诱导的氧化应激,提高细胞活力,抑制GCO细胞炎症的发生,从而减弱MC-LR对GCO细胞的损伤。
  • J Agro-Environ Sci. 2022, 41(10): 2139-2157.
    为探究镉(Cd)胁迫下外来入侵植物紫茉莉(Mirabilis jalapa L.)中生物碱对本地种的化感效应,采用室内水培和土培实验,运用超高效液相色谱(UPLC)技术测定Cd胁迫下紫茉莉根系分泌的生物碱含量,并研究水培紫茉莉根系分泌物、外源添加生物碱和土培紫茉莉根际土壤对2个本地种(萝卜和莴苣)种子萌发和幼苗生长的影响。结果表明:水培条件下,1~3 mg·L~(-1)Cd胁迫下紫茉莉根系分泌物中葫芦巴碱、小檗碱和巴马汀含量显著增加;3 mg·L~(-1)Cd胁迫下紫茉莉根系分泌物对萝卜和莴苣的抑制作用最强,其中萝卜种子萌发率和幼苗根长抑制率分别为25.17%和44.23%,莴苣为10.00%和40.44%,萝卜受到的抑制强于莴苣。外源添加生物碱对萝卜和莴苣幼苗生长的化感效应不同,小檗碱最低抑制浓度分别为0.1mg·L~(-1)和0.05 mg·L~(-1),化感效应最强;巴马汀和药根碱均为0.25 mg·L~(-1),化感效应次之;葫芦巴碱为100 mg·L~(-1)和50 mg·L~(-1),化感效应最弱。Cd胁迫下种植紫茉莉的土壤在有菌和无菌时的化感效应也不同,除25 mg·kg~(-1)Cd胁迫外,有菌土壤对萝卜和莴苣种子萌发和幼苗生长均产生不同程度的促进作用,且对莴苣的促进作用强于萝卜;而无菌土壤则产生抑制作用,5 mg·kg-1Cd胁迫对萝卜种子萌发和幼苗生长的最大抑制率分别为41.23%和48.54%,莴苣则为21.07%和15.25%。研究表明,在Cd胁迫下,紫茉莉水培和土培方式对本地种产生的化感效应不同,土培和有菌条件减缓了生物碱的化感效应,且当利用紫茉莉与本地种进行Cd污染农田土壤的间作修复时,莴苣所受的化感抑制较小,是较为合适的间作种类。
  • J Agro-Environ Sci. 2023, 42(06): 1305-1314.
    通过微宇宙实验,探究厌氧条件下不同硫酸盐还原菌(Desulfovibrio vlugaris Miyazaki,SRB)活性、外源氮添加量和有机物对膨润土固-液体系中砷(As)和氮(N)形态及浓度的影响,以及二者间的联系。结果表明:与超纯水环境相比,在适宜SRB生长的标准培养液中,As(Ⅴ)从第0天就开始还原成As(Ⅲ),在第7天时As(Ⅲ)达到1 947μg·L~(-1),明显高于超纯水环境中的As(Ⅲ)浓度(1 341μg·L~(-1))。同时,生物还原作用下3种不同细菌生长环境中的NO-2和NH+4都有升高的趋势。在没有外源N添加的控制组,几乎检测不到As(Ⅲ),而在低氮和高氮两种N水平的实验组中,As(Ⅲ)浓度分别高达427μg·L~(-1)和1 341μg·L~(-1),成铵作用和反硝化作用随着N源的输入也变得明显。高低两种水平乙酸钠的添加极大地提高了As(Ⅴ)的还原量,得到的平均As(Ⅲ)浓度分别为控制组的2.0倍和2.5倍。但腐植酸的加入使得As(Ⅴ)还原量减少。进一步实验探究NO-2和As(Ⅲ)的关系,其实验结果显示:亚硝酸钠直接加入As(Ⅴ)溶液共存体系后,可在5 h内将As(Ⅲ)的浓度由低于检测范围提高至14.6μg·L~(-1),因此NO-2可以作为反应中的电子供体,直接参与As(Ⅴ)还原反应。
  • J Agro-Environ Sci. 2024, 43(01): 79-90.
    为探究安徽省典型区域覆膜作物地膜残留特征及影响因素,于2019—2021年选择安徽省8个代表性地市13个县区共计15个监测点,利用典型样点采集的方法开展地膜残留监测,同时随机选取周边的10个农户或合作社开展问卷调查。结果表明:2019—2021年安徽省地膜平均残留量为10.80 kg·hm~(-2),未超出国家标准限值(75.00 kg·hm~(-2))。各监测点3 a平均残膜量在0~30kg·hm~(-2)之间,残膜量为5~15 kg·hm~(-2)的监测点占53.33%。从不同区域来看,江淮丘陵区地膜残留量较多,其农田地膜残留量为3.62~25.76 kg·hm~(-2)。不同作物平均残膜量为马铃薯>露地蔬菜>烟草>果树>保护地蔬菜>大豆>瓜类>花生。保护地蔬菜地膜残留系数为1.59%,在沿用当前的覆膜生产模式下,此后连续覆膜8 a,残膜量将会超过国家标准限值。影响残膜量的因素有作物类型、覆膜年限、地膜规格。覆膜<10、10~19 a和20~30 a土壤的残膜含量存在显著差异,且不同厚度地膜的不规范使用在一定程度上加大了地膜回收的难度。研究表明:目前安徽省各监测点覆膜作物区地膜污染状况较轻,主要回收方式为人工捡拾,机械化程度较低。回收后的地膜主要作为农村生活垃圾处理,占比为52.91%。安徽省应通过调整种植结构、推广使用标准地膜、加强回收意识、提高回收率等方法来降低地膜污染。
  • J Agro-Environ Sci. 2022, 41(07): 1565-1574.
    为探讨生物炭对市政污泥堆肥腐殖化和重金属钝化的影响,将市政污泥和菌渣按照湿质量比1∶0.7进行混合,设置3个堆体进行好氧堆肥:处理组堆体分别添加混料干质量5%和10%的生物炭(记为BC5、BC10);对照组(CK)堆体不添加生物炭。结果表明:添加生物炭可延长高温时间,促进堆肥中富里酸向大分子胡敏酸转变,降低水溶性有机物含量,促进堆体腐熟。添加生物炭的堆体对重金属的钝化效果均优于CK组,BC5对可交换态Cu、Pb钝化效果较好,钝化率分别为78.12%、97.82%,BC10对可交换态Cr、Ni、Zn钝化效果较好,钝化率分别为66.64%、5.88%、19.76%;堆肥后Cu、Pb、Cr残渣态分配率增加量大小顺序为BC10>BC5>CK,Ni、Zn残渣态分配率增加量大小顺序为BC5>BC10>CK。Cu、Cr、Pb、Zn可交换态分配率均与水溶性有机物和富里酸呈极显著正相关(P<0.01),与胡敏酸呈极显著负相关(P<0.01)。研究表明,添加生物炭有利于堆体腐殖化和重金属钝化,且两者存在相关性。
  • J Agro-Environ Sci. 2022, 41(09): 1908-1916.
    为探究生态因子对三七[Panax notoginseng(Burk.)F. H. Chen]主根皂苷组分的影响,明确影响三七皂苷组分的主导因子,采用相关、逐步回归、通径和决策等分析方法逐层剖析,阐明三七主根皂苷组分含量与生态因子的数量关系。结果表明:三七主根三七皂苷R1含量与土壤pH、纬度、7月均温呈显著负相关,其中土壤pH、纬度是其主要决定性因子,7月平均温是其主要限制因子;三七主根人参皂苷Rg_1含量主要受1月最低温、7月最高温和纬度的制约,其中以1月最低温影响最大;三七主根人参皂苷Rb1含量主要受大气湿度和主根钙含量的影响,这两者均为其决定性因子;三七主根总皂苷含量主要受1月最低温、纬度、主根钙含量、主根铜含量的影响。研究表明,三七主根总皂苷含量以及各皂苷组分含量具有明显的地域特征,较高的1月低温、大气湿度、土壤钙含量,较低的纬度、7月平均温是获得三七主根高皂苷含量的关键。
  • J Agro-Environ Sci. 2023, 42(07): 1436-1443.
    膳食稻米是我国人群摄入高致癌风险无机砷(iAs)的主要来源,开发降低稻米砷(As)含量生产措施对保护人体健康具有重要意义。本文以我国南方主栽水稻品种“中早35”为试验材料,采用盆栽试验研究了开花期叶面喷施S-烯丙基-L-半胱氨酸(SAC)对水稻籽粒和营养器官中总As含量的影响并揭示其潜在的分子机制。结果表明:当SAC喷施浓度达到0.2mmol·L~(-1)时籽粒和根中总As含量分别显著降低42.3%和20.6%,但旗叶中总As含量显著增加了72.4%;荧光染色观察试验表明旗叶中H_2O_2含量显著降低,同时SOD和CAT酶活性分别显著升高61.8%和105.3%。喷施SAC后水稻顶端第一节中Lsi6转运子编码基因以及Lsi3转运子编码基因分别显著下调59.8%和36.3%,据此推测喷施SAC可能显著降低了水稻从通向旗叶膨大维管束流中卸载As~Ⅲ和向连接稻穗弥散维管束装载As~Ⅲ的能力,导致籽粒中总As含量显著降低而旗叶中总As含量显著升高。旗叶植物螯合素(PCs)合成酶OsPCS1和负责向细胞液泡中转运As~Ⅲ的OsABCC1转运子编码基因分别显著上调57.6%和61.0%,表明喷施SAC增加了旗叶合成PCs并向液泡中区隔As~Ⅲ的能力从而降低了叶片的As~Ⅲ胁迫。水稻根部Lsi1、Lsi2、Lsi3转运子编码基因分别显著下调了27.2%、23.8%、29.5%,表明水稻根部对As~Ⅲ的吸收、转运能力降低,同时可能也预示着As~Ⅲ向木质部导管中装载As~Ⅲ的能力降低。综上,喷施SAC通过调控As~Ⅲ转运子编码基因表达降低了水稻籽粒和根中总As含量,同时缓解了As胁迫。
  • J Agro-Environ Sci. 2022, 41(08): 1629-1635+1614.
    为探索大豆在我国南方镉(Cd)污染耕地上安全可行的种植模式,本研究通过低积累品种筛选,结合钝化剂施用,在镉污染安全利用区[土壤总镉含量为(0.49±0.04)mg·kg~(-1),pH为6.31]开展田间试验。结果表明:各品种大豆籽粒镉含量均未超过国家限量标准,其中浙农6号、浙鲜9号、浙鲜12号和浙鲜19号具有镉低积累性状。将上述4个品种在镉污染严格管控区[土壤总镉含量为(1.69±0.25)mg·kg~(-1),pH为4.65]开展不同钝化剂施用量对大豆镉积累能力影响试验,发现1 500 kg·hm~(-2)钝化剂施用下,4个品种大豆籽粒镉含量下降30.4%~79.0%,其中浙鲜9号、浙鲜12号籽粒镉含量降至0.13 mg·kg~(-1),符合国家食品安全限量标准(0.2mg·kg~(-1))。3 000 kg·hm~(-2)钝化剂施用量下大豆籽粒镉积累能力与1 500 kg·hm~(-2)无显著差异。1 500 kg·hm~(-2)钝化剂处理分别使浙农6号、浙鲜9号和浙鲜12号的产量提高了14.7%、16.7%、16.1%。研究表明,施用1 500 kg·hm~(-2)钝化剂可使浙鲜9号与浙鲜12号大豆籽粒中镉含量降低至国家食品安全限量标准内。
  • J Agro-Environ Sci. 2022, 41(12): 2672-2679.
    药用植物被广泛用作家庭医疗和制药工业的原材料。随着消费量和种植面积的逐年增加,药用植物真菌毒素污染有加重的趋势。在生长、收获、处理和储存的过程中,药用植物都可能会受到各种霉菌的污染,从而导致其发霉并产生真菌毒素。加之缺乏对这些天然药品质量和毒性的有效监测,其安全性已经成为一个严重的公共卫生安全问题。本文对药用植物中主要的真菌毒素污染种类及其天然存在情况进行了综述,提出了真菌毒素污染防控措施,并对保障药品质量安全和人体健康采取的方法进行了展望。
  • J Agro-Environ Sci. 2023, 42(05): 1128-1138.
    排入地表水中的动物粪便会带来一系列生态与公共卫生问题,快速准确鉴别污染来源对于源头控制与污染治理具有重要意义。基于细菌群落的微生物溯源技术(Community-based microbial source tracking)以及高通量DNA测序技术(Next-generation sequencing,NGS),对污染源中微生物和环境样本中的微生物群落进行比较分析,进而对水体中粪便污染来源进行预测。本文利用16S rDNA测序,系统分析与比较了巢湖流域水体、沉积物样本与广泛的潜在污染源(包括村庄与养猪场污水,野生水鸟粪便,人类与家禽、家畜粪便)的细菌群落组成,同时,利用基于机器学习的溯源软件FEAST与Sourcetracker,对水体、沉积物样本的潜在污染源进行了预测。结果表明:水体与沉积物样本的微生物多样性显著高于粪便样本,其中巢湖水体与河流沉积物样本具有最高的物种多样性,同时样本中也存在大量未分类物种。变形菌门(Proteobacteria)、放线菌门(Actinobacteria),拟杆菌门(Bacteroidetes)广泛分布于所有样本中。溯源分析结果表明,村庄排污口与污水处理厂排污口样本是河水样本最主要的污染来源,沉积物与湖水样本则预测存在猪场排污水与野生水鸟粪便的污染,所有样本未检测到来自人粪与鸡粪的污染。
  • J Agro-Environ Sci. 2023, 42(09): 1928-1935.
    为研究油菜与鹰嘴豆、羽扇豆间作对土壤养分P、Fe、Zn的吸收利用特征及其影响因素,通过盆栽试验,设置6个处理,包括对照(CK)、鹰嘴豆单作(CP)、羽扇豆单作(LU)、油菜单作(RA)、油菜与鹰嘴豆间作(RA/CP)、油菜与羽扇豆间作(RA/LU)。结果表明:油菜/鹰嘴豆间作的地上部生物量和P、Zn养分吸收总量均为最高,其生物量比油菜单作、鹰嘴豆单作均提高约74%,P吸收总量比油菜单作和鹰嘴豆单作显著提高76.5%和113.9%,地上部植株Fe、Zn吸收总量相比于单作最高提升比例分别达到270%和121%。油菜/鹰嘴豆、油菜/羽扇豆间作使油菜根际土有效P含量分别提升33.8%和50.4%,而对鹰嘴豆和羽扇豆的根际有效P提升强度并不明显。间作均不同程度促进两种作物根际土有机酸的含量,其中油菜/羽扇豆间作处理下的油菜作物根际土有机酸总量提升幅度最大,是单作作物的1.6倍。研究表明,油菜与鹰嘴豆、羽扇豆两种豆科作物间作均可以提高油菜植株生物量和植株对P、Fe、Zn养分的吸收,其中油菜与鹰嘴豆间作的养分吸收利用强度更佳。
  • J Agro-Environ Sci. 2023, 42(11): 2550-2559.
    以河套灌区为研究区,采用SWAT模型估算该灌区流域面源污染负荷,分析面源污染的空间分布特征和年际变化趋势,识别灌区面源污染关键区域和关键污染源。结果表明:2001—2020年灌区内总氮、总磷负荷年平均值分别为565.23 kg·a-1和108.93kg·a~(-1);面源氮磷负荷高值区主要分布于灌区中部,低值区主要分布于灌区北部;面源氮磷负荷在中部地区表现为先上升再下降趋势,西部地区表现为先下降再上升趋势,而在东部及北部地区表现为下降趋势;灌区内在产生生活污水过程中产生的氮类和磷类污染物贡献率最大,达到44.51%,其次就是种植业源和养殖业源,贡献率分别为28.76%和26.73%,其中种植业源贡献率会受降雨量变化影响,从东部的乌拉特前旗站向西至杭锦后旗站水量逐渐减少,种植业源贡献率也表现出东部高于西部。生活污水作为第一污染来源,需要严格控制其排放,应着重对厕所粪尿通过排入化粪池等处理方法将其中有害物质转化为沼液等对农作物有用的物质。
  • J Agro-Environ Sci. 2023, 42(06): 1257-1266.
    为探究纳米塑料与盐胁迫对蔬菜作物的影响,选取菠菜(Spinacia oleracea L.)作为受试植物,研究粒径为100 nm的聚苯乙烯纳米塑料(PSNPs,200、400、800、1 600 mg·L~(-1))和NaCl(50、100、150、200 mmol·L~(-1))单一以及二者复合对种子萌发和幼苗生长特性的影响。结果表明:与空白对照组相比,单一PSNPs胁迫(>200 mg·L~(-1))显著降低菠菜种子的发芽率、发芽势、发芽指数和活力指数,单一PSNPs胁迫(>400 mg·L~(-1))还显著抑制菠菜幼苗超氧化物歧化酶(SOD)的活性,显著提高可溶性蛋白的含量,而对过氧化物酶(POD)的活性以及叶绿素含量的影响表现为“低促高抑”的作用规律。与NaCl单独胁迫相比,低浓度(200 mg·L~(-1))和高浓度(800 mg·L~(-1))的PSNPs与NaCl复合污染均进一步降低了菠菜种子的发芽率、发芽势、发芽指数和活力指数,加剧了对种子萌发的抑制作用。相比于NaCl单独胁迫,PSNPs-NaCl复合污染对菠菜幼苗的影响主要表现为不同浓度的PSNPs与NaCl复合会进一步显著降低POD的活性,而提高可溶性蛋白的含量,低浓度(200 mg·L~(-1))PSNPs与NaCl复合显著抑制SOD的活性,而高浓度(800mg·L~(-1))PSNPs与NaCl复合显著提高SOD的活性。研究表明,PSNPs对菠菜的种子和幼苗存在明显的毒性效应,并会加剧盐胁迫对菠菜的影响,毒性作用主要涉及种子的萌发、幼苗的可溶性蛋白、叶绿素以及抗氧化系统。
  • J Agro-Environ Sci. 2024, 43(03): 597-608.
    蚯蚓在自然土壤中既能促进植物氮(N)素利用、增加土壤N固持,也会导致土壤N素气逸和淋溶损失,但农田土壤中持续的N肥施用如何影响蚯蚓的这些作用却并不清楚。因此,本研究提取了52篇文献中的202对数据,利用Meta分析从N肥类型、施肥量和施肥方式3个方面进行研究,评估N肥施用下蚯蚓活动对农田N转化的影响。总体结果表明,N肥施用下蚯蚓活动显著增加了作物生物量(地上部、地下部分别增加了12.00%、19.30%)及作物总氮(TN)含量(地上部、地下部分别增加了20.35%、21.06%),显著增加了土壤可利用N(9.16%)、微生物生物量氮(MBN,23.19%)及脲酶活性(23.73%),但与此同时也导致土壤氧化亚氮(N_2O)排放和N淋溶增加了16.41%和16.15%。蚯蚓活动对不同肥料类型、施肥量及施肥方式下土壤N转化过程的影响不同。有机-无机N肥配施时,蚯蚓活动对作物生物量和TN含量均有显著的促进作用(地上部、地下部生物量分别增加了17.90%、18.03%;地上部、地下部TN含量分别增加了37.62%、25.76%);无论N肥施用量为多少,蚯蚓活动均显著增加了作物地上部生物量和地上部TN含量,但对其他指标无显著影响;N肥深施时,蚯蚓活动显著增加了作物生物量(地上部、地下部生物量分别增加了16.75%、22.75%)、TN含量(地上部、地下部TN含量分别增加了33.24%、27.62%)和微生物活性(MBN、脲酶分别增加了27.87%、28.21%),而N肥表施时,蚯蚓活动仅显著增加了土壤可利用N含量(17.56%)和脲酶活性(9.03%)。蚯蚓活动显著增加生态系统多功能性(5.93%)。N肥深施相比N肥表施更有助于充分发挥蚯蚓在农田土壤N转化过程中的积极作用,而N肥类型和施用量对蚯蚓诱导的N转化过程的综合作用并无显著影响。
  • J Agro-Environ Sci. 2022, 41(07): 1417-1423.
    为研究氧化石墨烯(Grapheneoxide,GO)和多环芳烃(Polycyclicaromatic hydrocarbons,PAHs)共暴露诱发的水生生态毒性效应及相关代谢机理,使用成年斑马鱼为动物模型,研究不同浓度GO(0.01、0.1 mg·L~(-1))、PAHs(含16种优控PAHs,每种PAHs的浓度均为5μg·L~(-1))单独暴露,以及相应浓度的GO-PAHs复合暴露21 d对成年斑马鱼脑组织的毒性及代谢的影响。斑马鱼脑组织酶响应结果表明,0.1 mg·L~(-1)GO和0.1 mg·L~(-1)GO-PAHs处理会显著(P<0.05)降低多环芳烃受体活性,除PAHs组外,其他处理组细胞色素P4501A1(CYP1A1)酶的含量均显著降低。代谢组学分析结果表明,0.1mg·L~(-1)GO组和0.1 mg·L~(-1)GO-PAHs复合暴露组均会对斑马鱼脑组织的氨基酸和脂肪酸代谢产生显著影响。此外,与GO和PAHs单独暴露组相比,GO-PAHs复合暴露组的酶响应和诱导产生的代谢物水平与GO处理组更相近,说明GO和PAHs复合暴露时,GO在成年斑马鱼脑组织中的代谢毒性效应占主导。
  • J Agro-Environ Sci. 2023, 42(03): 547-557.
    为探究微塑料降解菌群的降解性能及其对农作物种子发芽的影响,利用五点采样法于2020年9月采集北京市农林科学院长期覆膜样地土壤,通过富集培养法筛选获得一组微塑料降解菌群,命名为ZH-5,通过高通量测序技术和Biolog-Eco微平板法分析了ZH-5的组成多样性及生长特性,通过失重法、扫描电子显微镜及傅里叶变换红外光谱评估了ZH-5对微塑料的降解潜力,通过种子萌发试验探究了ZH-5对作物种子的毒性效应。结果表明:从土壤样品中筛选出的降解菌群主要由9门组成,包括94属,优势门中变形菌门(Proteobacteria)占比60.34%、放线菌门(Actinobacteriota)占比16.86%;主要菌属中新生螺旋菌(Noviherbaspirillum sp.)占29.81%、嗜氨菌(Ammoniphilus sp.)占16.28%、假单胞菌(Pseudomonas sp.)占11.76%。培养60 d后,ZH-5对聚乙烯的降解率达2.86%,对作物种子具有显著促生作用,与P0处理(未接菌液)相比,P1处理(接种稀释100倍菌液)对黄瓜、萝卜、甜瓜和香瓜根长的促生率分别为31.38%、108.13%、57.59%和223.03%。研究表明,ZH-5具有降解聚乙烯微塑料的潜力,在减轻微塑料对环境污染等方面具有一定的研究意义。
  • J Agro-Environ Sci. 2023, 42(09): 2120-2129.
    为探究利用农业废弃物制备生物腐植酸的工艺条件,本研究筛选具有木质纤维素腐殖化功能菌株并复配高效微生物菌剂,研究发酵条件对生物腐植酸产量的影响,探究制备获得的生物腐植酸产物的结构特性。本研究以小麦秸秆为主要底物共筛选获得14株腐殖化功能菌株,其中哈茨木霉DLT21、绒毛木霉DLS32、裂褶菌JLD3和拟康氏木霉DLS12腐植酸产量显著高于其他菌株,4株菌具有良好的相容性并且木质纤维素降解酶系互补。利用复合微生物菌剂发酵获得的最佳生物腐植酸制备条件为:麸皮为碳源、豆粕为氮源、麸皮与豆粕质量比为1∶0.8、初始含水率为70%、接种量为10~7个·g~(-1)(以干质量计),在此条件下发酵20 d,腐植酸产量达338 mg·g~(-1)。与商品腐植酸相比,本研究制备获得的生物腐植酸具有更高的N、H元素含量以及更多的羟基、亚甲基和酰胺基官能团。
  • J Agro-Environ Sci. 2022, 41(11): 2395-2404.
    为明确长江流域典型农药面源时空分布,本研究基于逸度理论,构建了适合大尺度、多区域、长时期的农药面源多介质环境归趋模型,量化了1991—2020年长江流域克百威农药在水、土、气、沉积物等环境介质中的累积水平、赋存浓度及传输通量。结果表明:长江流域的克百威总残留量呈现先上升后下降的趋势,在2010年达到峰值(1 647 t);水体和土壤为克百威的主要赋存介质,其范围分别为0.278~135 ng·L~(-1)和0.052 2~16.7 ng·g~(-1);长江流域中下游地区为热点区域,尤其是赣江流域;每年施用的农药约5.40%会残留在环境中,主要去除方式为降解,其次是输移到近海(2017年约109 t·a~(-1))。研究表明,农药面源在大时空尺度的累积和传输作用不容忽视,模型改进使得面源模拟结果更加合理,为长江流域农药面源的科学管控提供了重要的数据参考和技术支持。
  • J Agro-Environ Sci. 2023, 42(12): 2644-2650.
    农田生态环境损害是生态环境损害赔偿案件的重要类型,主要涉及非法占地、非法采矿、污染排放等类型。现有农田生态环境损害鉴定评估标准规范从总体要求、不同环节、不同要素维度提出了鉴定要求,但在与现有损害鉴定评估标准的兼容性、技术标准规定的简便性以及损害调查指标和方法的系统性、因果关系判定的严密性、评价标准的全面性、费用和价值测算方法的一致性等方面还存在不足,需要充分整合现有标准,形成与现有国家标准相衔接且简单实用的农田损害鉴定评估标准,并推动重点领域技术方法突破,逐步完善以农田生态环境恢复和农产品价值评估为核心的农田损害价值量化技术体系,保障农田生态环境损害鉴定评估过程的规范性和结果的可靠性。
  • J Agro-Environ Sci. 2024, 43(04): 823-834.
    为探究饲用玉米在有机酸强化下对镉铅污染农田的修复和改良效果,本研究采用田间试验比较了柠檬酸(CA)、酒石酸(TA)和聚天冬氨酸(PASP)强化饲用玉米的修复效果和经济效益。结果表明:3种有机酸均能够提高玉米的生物量和产量,与对照相比,产量增幅在2.92%~8.37%。施用有机酸后,玉米籽粒镉、铅含量分别在0.13~0.90 mg·kg~(-1)和0.06~0.25 mg·kg~(-1)之间,均符合国家饲料卫生标准(GB 13078—2017),可作为植物性饲料原料;同时,玉米穗轴、秸秆和根中镉、铅含量较对照提升显著,秸秆和根对镉、铅的富集转运能力得到提高。按照修复0~20 cm耕层土壤计算,在酒石酸处理下,高玉2068和京科968分别对镉和铅提取量最高,达到了3.78 mg·m~(-2)和48.97 mg·m~(-2),理论上最短13 a可使该农田达到安全利用类耕地标准。施用有机酸后,玉米成熟期土壤pH值下降了0.09~0.19个单位,有效态镉和铅含量最高增幅达到了52.37%和63.22%,提高了玉米植株的提取能力,进而降低了土壤中全量镉和铅的含量。从经济效益看,在有机酸处理下,种植裕丰303的投入产出比相对较高,在1.18~1.78之间。本研究证明高玉2068在酒石酸和聚天冬氨酸强化下修复效果最显著,而裕丰303在柠檬酸强化下虽修复年限较长,但具有较高经济效益,二者均可推广应用于重金属污染耕地的边生产边修复。
  • J Agro-Environ Sci. 2022, 41(12): 2660-2671.
    为了鉴定ste20-like基因在黄曲霉生长、分生孢子形成、菌核形成中的作用以及其侵染性,并比较其与ste20基因功能的差异,以A.flavus NRRL3357为研究对象,对两个基因进行相似度比对和生物信息学分析,根据同源重组策略获得单基因缺失菌株Δste20、Δste20-like和双基因缺失菌株Δdouble(Δste20-like&ste20),并分析基因敲除对菌株生长、分生孢子形成、菌核形成、黄曲霉毒素B_1(AFB_1)生物合成和侵染功能的影响。应用pyrG的双向遗传筛选成功获得Δste20、Δste20-like和Δdouble;与野生型相比,单基因缺失和双基因缺失突变株的生长速率、分生孢子量、菌核数量以及侵染能力都显著降低,在毒素合成方面,Δste20、Δste20-like和Δdouble菌株分别降低约76%、93%和72%;突变株之间比较发现,ste20-like缺失对生长速率的影响大于ste20基因;突变株之间的分生孢子产生量无显著差异;Δste20无菌核产生而Δste20-like还有少量菌核产生;Δste20-like菌株产生的毒素显著低于Δste20和Δdouble菌株。ste20-like基因正调控黄曲霉生长、分生孢子生成、菌核形成、AFB_1生物合成,并影响黄曲霉分生孢子对粮油种子的侵染能力。与ste20基因功能相比,ste20-like基因在调控黄曲霉生长、毒素合成方面对菌株的影响方面较显著,而在菌核形成方面ste20的基因调控作用更显著。
  • J Agro-Environ Sci. 2023, 42(06): 1238-1246.
    为筛选出适宜于山东偏酸性棕壤Cd污染风险区种植的低累积小麦品种,从当地小麦栽培品种中选出20个作为研究对象,采用田间小区试验对20个小麦品种籽粒Cd积累差异进行研究。结果表明:20个品种的小麦籽粒中Cd含量范围为0.013~0.116 mg·kg~(-1),各品种间富集系数和转运系数差异显著,富集系数最大值是最小值的9倍多,不同部位的转移系数最大值是最小值的2~5倍;综合聚类分析、富集系数、转运系数等指标,初步筛选出在试验条件下表现出低累积特性的3个小麦品种(烟农745、济麦55、济糯116),小麦产量指标结果显示其中2个品种的产量高于平均产量,结合健康风险评价指标最终确定出2个产量较高的Cd低累积小麦品种(烟农745、济麦55);但是对于筛选出的小麦Cd低累积品种的稳定性及其关键影响因素仍需进一步研究和验证。
  • J Agro-Environ Sci. 2023, 42(06): 1247-1256.
    为探究不同类型叶面阻控剂对玉米吸收Cd、Pb的阻控效果,实现重金属污染耕地农作物的安全生产,以“华兴单88”为供试玉米,采用田间试验方法,设置8个处理:对照(CK)、YZ-1、YZ-2、YZ-3、YZ-4、降镉灵(JGL)、喷喷富(PPF)和万物生(WWS),研究不同处理玉米生物性状和各部位Cd、Pb富集及转运系数的差异性。结果表明:7种叶面阻控剂处理下,产量相较CK提高了4.8%~30.4%,增产能力表现为WWSWWS>PPF>YZ-4>YZ-3>JGL>YZ-2>YZ-1;供试玉米各部位Cd、Pb转运系数均表现为根部-茎部<茎部-棒芯<棒芯-籽粒<茎部-叶部。通过田间试验证明,供试的7种叶面阻控剂对玉米籽粒的Cd、Pb阻控效果表现为YZ-1>YZ-2>JGL>YZ-3>YZ-4>PPF>WWS。本试验条件下,YZ-3作为增产效果最好的叶面阻控剂,建议在Cd轻中度污染的玉米产区推广使用;YZ-1作为Cd、Pb阻控效果最好且成本最低的叶面阻控剂,建议在Cd重度污染的玉米主产区推广使用。
  • J Agro-Environ Sci. 2023, 42(11): 2625-2634.
    为探究在不同优化减氮条件下施用生物炭对双季稻土壤温室气体排放和水稻产量的影响,采用静态箱-气相色谱法监测水稻生长期间土壤CH_4和N_2O排放通量,测定土壤理化指标及水稻产量。试验设置5个处理:常规施氮(CF)、优化减氮15%(OF15%)、优化减氮15%+生物炭(OF15%+B)、优化减氮30%(OF30%)、优化减氮30%+生物炭(OF30%+B)。结果表明:与CF相比,各处理均降低了双季稻土壤CH_4和N_2O的累积排放量,降幅分别为9.59%~39.60%和20.12%~41.61%;其中OF30%+B与OF15%+B处理CH_4的减排效果最佳,分别达39.60%与31.53%;OF30%+B处理N_2O的减排效果最佳,达到41.61%,其次为OF30%和OF15%+B处理,分别达34.56%与28.14%。各处理均降低双季稻系统土壤温室气体产生的全球增温潜势,降幅为9.54%~39.27%;OF15%+B产量最高,与CF相比增加了2.83%,而OF30%与OF30%+B存在一定的减产风险,分别减产了5.85%与4.20%;相对于CF,各处理的温室气体排放强度(GHGI)均有所降低,其中OF30%+B降低了整个双季稻系统GHGI的36.74%,效果最佳,其次为OF15%+B处理,降幅为33.09%,两者具有降低GHGI的巨大潜力;施用生物炭可增加土壤p H、有机质以及NO_3~--N和NH_4~+-N含量,改善土壤肥力,这可能是生物炭调节温室气体排放的重要原因。研究表明,在各处理中OF15%+B处理水稻产量最高,温室气体减排潜力较大,有利于农业可持续发展。
  • J Agro-Environ Sci. 2023, 42(02): 310-318.
    为探究Cd-Pb、Cd-Zn和Cd-Pb-Zn复合污染的交互效应,以滇杨幼苗为研究对象,通过土培盆栽试验对Cd(50 mg·kg~(-1))、Pb(500 mg·kg~(-1))、Zn(500 mg·kg~(-1))单一及复合胁迫下滇杨富集、转运Cd的特征进行深入分析,旨在为滇杨的矿区修复利用提供依据。结果表明:单一及复合胁迫可降低滇杨幼苗株高增长率,提高其地径增长率,其中Cd-Pb-Zn复合胁迫株高增长率降幅最大(24.45%),Cd-Zn复合胁迫地径增长率增幅最高(317.04%),而滇杨生物量仅在Cd-Pb-Zn复合胁迫时显著下降,降幅为30.28%。与单一Cd胁迫相比,Cd-Pb复合胁迫显著增加滇杨茎中Cd含量,Cd-Zn和Cd-Pb-Zn复合胁迫显著降低滇杨各器官Cd含量;单一Cd胁迫下滇杨Cd积累量为0.32 mg·pot~(-1),Cd-Pb胁迫未显著改变Cd积累量(0.34 mg·pot~(-1)),而Cd-Zn(0.14 mg·pot~(-1))和Cd-Pb-Zn胁迫(0.13 mg·pot~(-1))显著降低Cd积累量。不同胁迫条件下滇杨Cd富集与转运系数变化规律结果显示,复合胁迫中Pb和Cd的交互作用(Pb×Cd)促进Cd由土壤向滇杨富集,并增强Cd向地上部转运,Pb×Cd表现出协同效应;Zn×Cd抑制滇杨Cd富集,但能提高Cd转运,对Cd富集和转运分别表现出拮抗和协同效应;Pb×Zn×Cd抑制滇杨对Cd的富集和转运,三者复合时表现出拮抗效应。研究表明,滇杨幼苗对Cd-Pb、Cd-Zn复合胁迫具有耐受性,复合胁迫下交互作用类型及作用的植物器官决定了对Cd富集与转运的影响程度。
  • J Agro-Environ Sci. 2022, 41(05): 1047-1057.
    为研究老化秸秆生物炭的性质及对水中诺氟沙星的吸附特性,本研究将新鲜生物炭进行自然老化、冻融循环老化和高温老化,通过元素分析、扫描电镜和红外光谱分析老化前后生物炭的组成和结构特性变化,研究老化生物炭对诺氟沙星的吸附机理以及pH、离子类型和离子浓度对吸附效果的影响。结果表明:不同老化方式均使生物炭的C元素含量降低,O元素含量显著增加,极性增加,芳香性降低,其中高温老化影响最大。高温老化使生物炭表面的—OH和C=C明显减少,冻融循环老化使—OH数量增加,自然老化对生物炭表面官能团影响较小。老化使生物炭表面破损、孔道塌陷,生物炭上的吸附点位被阻塞,不利于对诺氟沙星的吸附。老化前后生物炭对诺氟沙星的吸附更符合准二级动力学模型,等温吸附拟合发现,Langmuir模型能更好地拟合诺氟沙星在生物炭上的吸附过程。自然老化、冻融循环老化和高温老化分别使生物炭的吸附量降低了5.50%、7.70%、14.80%;在背景液pH 3.0~11.0范围内,老化前后生物炭对诺氟沙星的吸附量随pH增大先升高再降低,当pH为7.0时,吸附量达到最大值。阳离子价态越高,离子浓度越大,老化后生物炭对诺氟沙星的吸附量越小。研究表明,老化对生物炭的理化性质和吸附抗生素的能力均有影响,因此在使用生物炭去除目标污染物时需要考虑环境因素的影响。
  • J Agro-Environ Sci. 2022, 41(02): 387-399.
    为提高生物炭与微生物吸附能力及其协同改良土壤的性能,使用草酸和氨水对核桃壳生物炭改性,以期制备出性能更加优良的炭基菌剂,并通过红外光谱、动力学、热力学等研究方法,解析生物炭对枯草芽孢杆菌SL-44的吸附机制,并探究其稳定性。结果表明,草酸和氨水改性增加了生物炭在常温下对SL-44的吸附能力,且随着改性剂浓度的增加而增加,最大吸附量为1.5396×10~(11)CFU·g~(-1)。此外,通过改性能够在生物炭表面引入COOH、C=O和—NH_2官能团,改变电负性,并保持生物炭原有形貌结构。生物炭对菌体的吸附以物理吸附为主,并涉及化学吸附作用,其表面的—OH、C=O、COOH、—NH_2均参与了吸附反应过程。生物炭吸附SL-44为放热过程(ΔH<0),随着温度的升高炭材料的吸附能力降低,低温更有利于吸附。常温下生物炭的吸附性能为氨水改性>草酸改性>未改性。因此增加生物炭表面氧、氮官能团含量可增加其吸菌量,同时在常温下可制得吸菌量更大的炭基菌剂。测定所得菌剂的活菌数和稳定性发现,被吸附的菌体数越多,其存活菌数量越大,且保藏稳定性越强。与未改性生物炭相比,改性后活菌数最高提高26.01%,而保藏4个月后存活率提高14.1个百分点。
  • J Agro-Environ Sci. 2023, 42(04): 879-890.
    堆肥过程中抗生素和重金属等有毒有害物质的阻控是有机肥品质提升和安全利用的重要前提。本研究采用高温预处理联合生物炭堆肥技术,系统分析了猪粪堆肥腐熟效果、抗生素消减规律和重金属钝化作用。结果发现,高温预处理联合生物炭堆肥明显加速了猪粪腐熟进程,腐熟时间最多可缩短13.6 d;腐殖化程度显著提升,腐植酸含量提高13.5%,胡富比提高了0.96倍;高温预处理联合生物炭堆肥可实现抗生素的高效降解,在堆肥14 d后四环素类抗生素去除率达100.0%,28 d后喹诺酮类抗生素去除率达100.0%,磺胺类抗生素去除率达99.0%,比其他处理缩短了14~28 d;高温预处理联合生物炭堆肥可有效钝化猪粪中的重金属,Cu、Zn、Pb、Cd、Cr、As和Ni的钝化率最高分别为53.8%、51.6%、48.3%、35.8%、55.0%、53.8%和58.9%,比其他处理提高0.9~19.4个百分点。研究表明,高温预处理(90℃,4 h)联合生物炭(10%)堆肥可明显加快猪粪的腐熟,有效降低其中典型抗生素含量,并提高重金属的钝化率。
  • J Agro-Environ Sci. 2023, 42(10): 2264-2273.
    为了明确水稻根际土壤酶活性对秸秆还田与氮肥配施的响应规律,本研究以江苏泰州高砂土和江苏常州黄泥土两种稻麦轮作土壤为研究对象,采用根际袋法,基于温室模拟盆栽试验研究了秸秆单独还田(S)、秸秆与常规氮肥配施(SN)、秸秆与高量氮肥配施(SHN)3种施肥模式对水稻成熟期根际与非根际土壤脱氢酶、蛋白酶、脲酶、硝酸还原酶、亚硝酸还原酶、羟胺还原酶活性的影响。结果表明:与非根际区土壤相比,两种类型稻田根际区土壤脱氢酶、脲酶、羟胺还原酶活性分别提高了22.4%~48.7%、13.4%~70.9%、12.4%~23.0%,仅江苏常州S处理根际土壤脲酶活性增加效应不显著;同时,秸秆还田配施氮肥显著提高了江苏泰州根际土壤蛋白酶活性34.2%~44.7%和亚硝酸还原酶活性49.6%~87.1%,以及江苏常州根际土壤硝酸还原酶活性243.8%~270.5%。与秸秆单独还田相比,秸秆与氮肥配施显著提高了水稻根际和非根际区土壤中脱氢酶活性14.2%~62.7%,脲酶活性8.2%~54.4%,以及羟胺还原酶活性3.8%~18.0%(江苏常州非根际土脲酶和江苏泰州SN处理羟胺还原酶除外);与以上3种酶不同,根际区土壤蛋白酶、硝酸还原酶、亚硝酸还原酶活性对氮肥施用的响应与非根际区显著不同。基于主成分分析(PCoA)显示,土壤类型、根际效应、氮肥施用是影响土壤酶活性的重要因素,且氮肥施用显著改变了非根际/根际土壤酶活性;方差分解分析(VPA)表明,3种因素共解释土壤酶活性变异量的63.5%,其中根际效应与氮肥施用影响效应较大,其贡献率达32.8%和20.8%。
  • J Agro-Environ Sci. 2023, 42(12): 2651-2658.
    推动农业环境损害司法鉴定从科学事实认定活动向法律事实认定活动的转化,需要建构完善的法律制度。本文通过法律规范及实践状况检视,总结了农业环境损害司法鉴定法律制度建设取得的成就,剖析了存在的问题,提出了完善建议。目前我国业已围绕农业环境损害司法鉴定行政管理、司法适用以及鉴定规程制定了数量众多的法律制度,推动其有效服务环境资源审判工作。但随着生态文明建设的进一步推进,农业环境损害司法鉴定的制度缺陷、监管难题、司法困境也逐步显现。因此应当通过健全法律制度、强化监管能力、提升司法效能推动农业环境损害司法鉴定的系统完善。
  • J Agro-Environ Sci. 2024, 43(03): 696-703.
    为优化羊粪堆肥腐熟度与温室气体减排协同的技术工艺参数,以2种不同热解温度制备的稻壳生物炭为堆肥辅料,与羊粪、食用菌渣混合,进行了43 d的堆肥试验。设置了3个处理,羊粪与食用菌渣质量比9∶1混合体作为预备物料,在预备物料上分别添加450、650℃热解的稻壳生物炭(占预备物料质量百分比15%)为BC450、BC650处理,在预备物料上添加未热解炭化的稻壳(与稻壳生物炭同等体积)为CK处理。监测了堆肥温度、腐熟度指标(NH_4~+-N/NO_3~--N、EC值、种子发芽指数)、温室气体(CH_4、CO_2、N_2O)排放的变化动态,分析了不同热解温度稻壳生物炭对堆肥腐熟度与温室气体减排的协同效果。结果表明:添加450、650℃热解的稻壳生物炭,缩短了堆肥体NH_4~+-N/NO_3~--N、T值、EC值及种子发芽指数达到腐熟度推荐值的所需时间,与CK处理相比,BC450、BC650处理的腐熟周期分别缩短了15.0%、32.5%;羊粪堆置43 d后,BC450、BC650处理的综合温室效应较CK处理分别显著降低了6.56%、24.36%,且BC650处理综合温室效应比BC450处理显著降低了19.05%(P<0.05);添加稻壳生物炭对羊粪堆肥腐熟度及温室气体减排具有协同促进作用,建议优选650℃制备的稻壳生物炭。
  • J Agro-Environ Sci. 2022, 41(10): 2250-2261.
    以黄河三角洲翅碱蓬(重度盐渍土S1)、柽柳(中度盐渍土S2)、荻(轻度盐渍土S3)和苦楝(非盐渍土S4)四种不同生境土壤为研究对象,探究从近海到内陆土壤环境和细菌群落结构的变化以及二者之间的耦合关系,并识别各生态系统微生物网络中的关键物种及其功能。结果表明:从近海到内陆随生态系统的变化,电导率(EC)是土壤性质变化最大的参数,依次降低;随盐碱程度降低,土壤硝态氮(NO_3~--N)和微生物生物量碳(MBC)含量明显升高,土壤有机碳(SOC)和全氮(TN)含量逐渐增加,但全钾(TK)、速效钾(AK)和有效磷(AP)含量则有降低趋势。四种生境土壤的细菌群落均以变形菌(Proteobacteria)、浮霉菌(Planctomycetes)和放线菌(Actinobacteria)为主,S1样品的细菌群落组成与其他三种土壤样品明显不同,存在更多的特异优势属(Woeseia等),而S2~S4样品则有更多的共性优势属(类诺卡氏菌属Nocardioides等)。四种土壤样品均有独特的关键物种,包括S1样品中具有解磷功能的弧菌属(Vibrio)和铁还原功能的Geothermobacter,S2样品中具有促进硝化过程的Candidatus_Entotheonella和化能异养微生物Amaricoccus,S3样品中的甲基营养型嗜盐菌Methyloceanibacter和抑病菌Luteolibacter,S4样品中具有生物固氮功能的无色杆菌属(Achromobacter)和促进有机物分解的出芽菌属(Gemmata)。对微生物群落结构变化解释率最高的土壤性质包括MBC(62.5%)、EC(11.7%)和AP(6.5%)。四种生境样品的大多数关键物种与EC和NO_3~--N呈显著负相关,而与AK呈显著正相关。以上结果表明,微生物生物量对生态系统的变化有很高的敏感性,盐渍化并不一定引起土壤质量的全面退化,但对细菌群落结构和生态系统中的关键物种都有明显影响;在考虑生态系统功能时应关注微生物网络中的关键物种。